Auch in den nächsten Jahren dürften Lithium-Ionen-Akkus weiterhin an Relevanz in unserer elektrifizierten Welt gewinnen. War der Markt mit den Energiespeichern 2020 noch 40,5 Milliarden US-Dollar schwer, sehen bereits Prognosen das Volumen im Jahr 2026 bei 92 Milliarden Dollar [1]. Da wir einen endlichen Vorrat an Rohstoffen haben, ist es also auch notwendig auf eine möglichst langlebige Verwendung zu achten.
Dem sollen Forscher:innen aus Stanford nun näher gekommen sein. Mit der neu entwickelten Methode soll die Kapazität von Lithium-Ionen-Batterien deutlich langsamer nachlassen, in der Folge soll die Lebenserwartung der Zellen um circa 30 Prozent steigen. Um zu verstehen, wie die Forschenden diesen Meilenstein erreicht haben, müssen wir zunächst die Gründe für den Kapazitätsverlust kennen.
Denn einfach gesagt wandern die aus Lithium bestehenden Ionen der Batterie während der Ladung und Entladung ständig zwischen der Anode und Kathode des Energiespeichers hin und her. Im Laufe der Jahre kann es aber vorkommen, dass einzelne Teilchen auf dem Weg von der Anode zur Kathode verloren gehen, in der Folge steht weniger Kapazität zur Verfügung.
Wir benötigen immer mehr Energiespeicher (Bild: ?? Claudio Schwarz)
Die Wissenschaftler:innen nennen diese verloren gegangenen Teilchen Inseln aus totem Lithium, um die Batterie noch nachhaltig nutzen zu können, müssen diese also wieder zurück zur Kathode „geholt“ werden. Das soll funktionieren, indem man den Akku rasant entlädt, auf diesem Weg schwimmen die verlorenen Ionen mit dem Strom zurück und erreichen zumindest teilweise wieder eine Elektrode.
Daher entwickelten die Forscher:innen einen zusätzlichen Schritt für den Einsatz nach dem Aufladen der Batterie, in dem der Energiespeicher wieder schnell entladen wird. Auf diesem Weg sollen die eingangs erwähnte Verlängerung der Lebensspanne um bis zu 30 Prozent ermöglicht werden.
Neben dem Einsatz in den eigentlichen Geräten oder etwa Fahrzeugen schlagen die Forscher:innen vor, die Methode im „zweiten Leben“ der Batteriezelle einzusetzen. Reicht die Kapazität nämlich nicht mehr fürs unter anderem Fahren, dann werden die Akkus meist als Energiespeicher für Gebäude genutzt. Mit der neuen Methode kann dieses erweiterte Leben der Batterie optimal genutzt werden.
